半导体光电子学 §4.2 光子在谐振腔中的振荡
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§4.2 光子在谐振腔中的振荡
❖ 增益：向有源区中注入浓度较高的电子，获 得粒子数反转，复合产生光子。
①腔中的散射吸收 本征吸收
❖ 损耗 ②本征吸收 ③输出损耗
一.阈值条件
❖ 阈值条件：光场经历损耗后，激光器开始出 现净增益的条件
❖ 在谐振腔内由平面电磁波：
E E : exp(z)
❖ Γ：z方向上的复传播常数
da
2 2 ( y, x)dx
da 2
2 ( y, x)dx
1
g
由
1 J Jt A g
J th
Jt
1 A
( i
1 L
ln
1) R
J
Jt
J th
②
Jt
电流实现粒子数反转时， 对应的电流密度
①电流克服光场损耗
超过阈值电流用来产生受激发射，→激光 输出将随电流线性增加。
二.相位条件
exp( j 4n L) 1
4nL 2m 2nL m
光场往返一周，相位变化的2π的整数倍
n：随波长变化形成色散
纵横间隔：两边取微分 取 dm 1
d0
12 2nL[1 (0
)(
dn
)]
n d0
jNk0
N n jK
K 0 4
为消光系数
g 为广义损耗系数
❖ 腔内维持稳定振荡的条件
Eir1r2 exp( 2L) Ei
r1, r2 为电场在腔内反射系数
带入条件
r1r2
wenku.baidu.com
exp[(
j
4n 0
)L]
1
r1r2
exp[(g
i
)L]
exp[(
j
4n 0
)L]
1
振幅条件 r1r2 exp[( g i )L] 1
相位条件 exp[( j 4n )L] 1 0
由振幅条件
gth
i
1 L
1 ln( )
r1r2
当 r1 r2
R时
gth
i
1 L
ln( 1 ) R
R：30～32％LD解理面
讨论：
①有源区提供的增益必须克服内部损耗
②必须克服输出损耗
g A(J Jt )
光模场限制因子 Γ ＝
有源区光场 整个光场
❖ 增益：向有源区中注入浓度较高的电子，获 得粒子数反转，复合产生光子。
①腔中的散射吸收 本征吸收
❖ 损耗 ②本征吸收 ③输出损耗
一.阈值条件
❖ 阈值条件：光场经历损耗后，激光器开始出 现净增益的条件
❖ 在谐振腔内由平面电磁波：
E E : exp(z)
❖ Γ：z方向上的复传播常数
da
2 2 ( y, x)dx
da 2
2 ( y, x)dx
1
g
由
1 J Jt A g
J th
Jt
1 A
( i
1 L
ln
1) R
J
Jt
J th
②
Jt
电流实现粒子数反转时， 对应的电流密度
①电流克服光场损耗
超过阈值电流用来产生受激发射，→激光 输出将随电流线性增加。
二.相位条件
exp( j 4n L) 1
4nL 2m 2nL m
光场往返一周，相位变化的2π的整数倍
n：随波长变化形成色散
纵横间隔：两边取微分 取 dm 1
d0
12 2nL[1 (0
)(
dn
)]
n d0
jNk0
N n jK
K 0 4
为消光系数
g 为广义损耗系数
❖ 腔内维持稳定振荡的条件
Eir1r2 exp( 2L) Ei
r1, r2 为电场在腔内反射系数
带入条件
r1r2
wenku.baidu.com
exp[(
j
4n 0
)L]
1
r1r2
exp[(g
i
)L]
exp[(
j
4n 0
)L]
1
振幅条件 r1r2 exp[( g i )L] 1
相位条件 exp[( j 4n )L] 1 0
由振幅条件
gth
i
1 L
1 ln( )
r1r2
当 r1 r2
R时
gth
i
1 L
ln( 1 ) R
R：30～32％LD解理面
讨论：
①有源区提供的增益必须克服内部损耗
②必须克服输出损耗
g A(J Jt )
光模场限制因子 Γ ＝
有源区光场 整个光场